麻细菌酶法脱胶的研究进展

麻细菌酶法脱胶的研究进展

除了含有少量纤维的无定形结构材料（如纤维）、木质素和各种胶质素。这些骨料通常附着在纤维的表面，并将纤维作为一个整体结合在一起。例如，原毛含有25%30%的橡胶。在纺织之前，应清除纤维，并将其提取并释放到单独的纤维分离状态。现在，有必要通过碱溶液煮沸和化学方法对纤维进行处理，以解决高成本、高污染的问题。许多国内外科技工作者在生物脱胶过程中多年进行了研究。（1）酶法脱胶具有脱胶周期长、设备投资少等特点，但成本高、脱胶效率低、用于工业生产还有很大差距。现在，丹麦诺瓦公司有麻脱胶酶（ramiyame）。（2）从80年代开始，一些科学家选择了细菌脱胶试验，并取得了良好的脱胶效果，但他们在工业生产上没有太大的应用。由于细菌生产酶的较差（不产生半纤维素酶，果胶酶的浓度为20.40u/ml），脱胶效率低（脱胶率20%30%），细菌生产酶的高度差，以及对大多数大麻纺织厂的依赖。为了在柳杆菌酶脱胶中产生异质结，本研究的目标是：（1）选择优良的粘合剂脱胶效果；（2）优化脱胶工艺（适用于毛纺织公司）；（3）降低煮胶中的氢氧化钠质量分数，以降低环境保护。1脱胶菌株的酶活力微生物脱胶实质上是利用微生物在生长过程中产生和分泌的胞外酶来降解苎麻的含胶物质.要有效地降解胶质,酶应满足种类齐全、活力高的要求.从酶的种类上看,由于苎麻胶质含有半纤维素、果胶和木质素,因此,所需脱胶菌株要有产生半纤维酶、果胶酶和木质酶的潜能.上述3种物质均为高分子多聚物,各种聚合物的降解需要多种酶的联合催化作用所以,苎麻脱胶酶的组分是十分复杂的.为保证苎麻纤维不被降解,脱胶菌株不得产生纤维素酶.酶活力的要求:(1)脱胶菌株产生的脱胶酶能分泌到胞外;(2酶对以胶质状态存在的底物有较高的降解活力.按上述要求,部分嗜碱细菌能满足该条件,它分泌的脱胶酶在碱性条件下稳定,最佳的酶作用pH值与嗜碱细菌生长的pH值相一致.2实验2.1嗜碱细菌脱胶酶检测2.1.1苎麻原料采用湖北省咸宁头等麻,根据国家标准GB5889-86中5.3原麻化学成分(%)的定量分析方法测得:脂蜡质0.51%、水溶物8.23%、果胶物质5.47%、半纤维11.98%、木质素0.96%.2.1.2嗜碱细菌脱胶酶从不同土壤中筛选出一些碱性细菌作为出发菌株,分别利用果胶培养基和半纤维培养基培养出酶活力较高的菌株,接种到苎麻培养基中,观察其脱胶能力.实验表明,有一种菌株脱胶能力较强,经经典方法,以标准菌株嗜碱芽孢杆菌(Bacillusalcalophilus,ATCC2764)为对照,发现它为芽孢杆菌科的菌株,简称芽孢菌.2.2仪器HH-4型恒温水浴锅,pH5-25型pH计,TG328A型电光分析天平.2.3残胶率的测定酶活力:按照文献中果胶酶、半纤维素酶活力测定方法测定;化学成分分析及残胶率:照GB5889-86测定;单纤维强力:用LLY-06型单纤维电子强力仪测量断裂强力,夹持长度10mm,每一试样测200根纤维结果取平均值.3结果与讨论3.1单次给药、煮练、烘干、干麻、干麻、干麻、干麻、干麻、干麻、干麻、干麻、干麻、干麻、干麻、干麻、干麻、干麻、干麻的制备2.2.2原麻准备、菌种培养(斜面菌种经活化后,转接到摇瓶中,在35℃条件下培养48h,作为第一次脱胶菌种.细菌脱胶发酵液菌种可多次循环使用)→细菌脱胶(将原麻称量后加入到烧杯中,加入总体积3%～20%的菌种液,在40℃条件下,振荡培养,定时取出苎麻,用水冲洗后观察其脱胶效果)→煮练(按原麻质量加入不同量碱和助剂,浴比1∶10)→拷麻(每车12～15kg,一般5～8圈,5～6min)→漂、酸洗(常温,H2SO41g/L,2～5min)→给油(快速给油剂3%,owf,浴比1∶8,常温,5min)→脱水(脱水后含水率控制在55%左右)→抖麻→烘干(温度70～75℃,速度0.167～2.5m/min,压力为3.92×105Pa)→精干麻.3.2麻可纺性实验由表1,比较好的工艺条件是:接种量10%、脱胶时间24h、pH10、温度40℃、残胶率10.2%为最小,而强力为1.01N/tex也符合苎麻可纺性.3.3原麻质量对橡胶脱胶的影响先后用头麻和二麻进行了脱胶试验,脱胶后苎麻纤维残胶率在10.2%～14.3%.说明苎麻品种和收割季节对芽孢菌液脱胶无明显影响.3.4通气用量试验用前面确定的工艺条件,将不同用量的原麻用芽孢菌液作一系列脱胶效果试验.当原麻量较多时,采用空压机通气,通气量为1∶0.5(0.5L空气/min),在保证通气充分条件下,原麻用量不影响效果,如表2.3.5碱液质量分数苎麻经芽孢菌液脱胶后,虽残胶率已到10%～13%,但对于纺织纤维来说,残胶率仍较大,必须进一步用化学碱液脱胶法以降低残胶率.由表3可见,碱液煮练工艺条件:NaOH5%、Na2SiO32%、Na3PO41%,在1.96×106Pa压力条件下煮练2h,残胶率为0.8%,符合精干麻纺织要求.经过细菌脱胶后,化学后处理条件要缓和得多,碱液质量分数减半,效果仍然较好.主要原因是苎麻经嗜碱性细菌酶作用后,胶质复合体的稳定性受到很大破坏,当部分果胶质和半纤维素类大分子被降解后,减少了胶质复合体物质之间的粘连作用,使胶质大分子之间有较大空隙,活化了这些大分子的化学反应性能,提高了对碱的敏感性,所以碱液质量分数降低很多仍能达到理想的脱胶效果.3.6细菌、化学联合脱胶纤维强力经细菌与化学联合脱胶后苎麻强力0.8N/tex与常规化学脱胶后苎麻强力0.74N/tex符合要求.细菌、化学联合脱胶纤维强力高的原因是原麻不经过预酸处理,碱液质量分数降低,煮练时间短,对纤维损伤较少,并且生物脱胶的苎麻手感稍柔软些,棉纺性较好.3.7碱液质量分数脱胶菌液可循环使用,排放的发酵液,由于脱胶菌株的降解作用,排放液中BOD由原来的200～300mg/L降到800～250mg/L,COD由原来的700～1200mg/L降到150～700mg/L,明显降低,pH近中性.煮练废液中碱液质量分数已降低50%以上.4适应低碳经济要求的染料生产的方法分脱胶菌株培养快,直接以苎麻胶质为